SU1488730A1

SU1488730A1 - Device for measuring thickness of semiconductor films

Info

Publication number: SU1488730A1
Application number: SU874250345A
Authority: SU
Inventors: Yurij E Gordienko; Leonid A Ovcharenko; Yurij I Gud
Original assignee: Kh I Radioelektroniki
Priority date: 1987-05-27
Filing date: 1987-05-27
Publication date: 1989-06-23

Description

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит опорный измери2The invention relates to techniques for measuring microwave. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. The device contains a reference measurement2

тельный резонатор 1 СВЧ, измерительный генератор 2 СВЧ, опорный стабилизированный генератор 3 СВЧ, смеситель 4, частотомер 5, 45 -ный фазовращатель 6 и блок 7 фазовой автоподстройки частоты. Принцип работы устройства основан на том, что сдвиг по фазе колебания, вызванный заменой металлического торца резонатора 1 исследуемым образцом и обусловленный подложкой образца, равен 45° и не зависит от электропроводное ти подложки. С учетом этого введение блока 7 и фазовращателя 6 позволяет скомпенсировать фазовый сдвиг, вносимый подложкой. Цель достигается за счет исключения погрешности, связанной с разбросом электропроводности подложек образцов. Гил..A microwave resonator 1, a microwave measuring generator 2, a stabilized reference oscillator 3 microwave, a mixer 4, a frequency meter 5, 45 phase shifter 6 and a block 7 of phase-locked loop. The principle of operation of the device is based on the fact that the phase shift of the oscillation caused by the replacement of the metal end of the resonator 1 by the sample under study and caused by the sample substrate is 45 ° and does not depend on the electrical conduction of this substrate. With this in mind, the introduction of block 7 and phase shifter 6 makes it possible to compensate for the phase shift introduced by the substrate. The goal is achieved by eliminating the error associated with the variation of the electrical conductivity of the substrates of the samples. Gil..

5five

33

Изобретение относится к технике измерении па СВЧ и может быть использовано для неразрушающего контроля толщины полупроводниковых пленок на сильно легированных полупроводниковых или проводящих подложках„The invention relates to the technique of measuring the PA microwave and can be used for non-destructive testing of the thickness of semiconductor films on heavily doped semiconductor or conductive substrates

Целью изобретения является повышение точности.The aim of the invention is to improve the accuracy.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для измерения толщины полупроводниковой пленки.The drawing shows a structural electrical circuit of the device for measuring the thickness of a semiconductor film.

Устройство содержит опорный измерительный резонатор Г СВЧ, измерительный генератор 2 СВЧ, опорный стабилизированный генератор 3 СВЧ, смеситель 4, частотомер 5, 45-градусный фазовращатель 6, блок 7 фазовой автоподстройки частоты.The device contains a reference measuring resonator G microwave, measuring generator 2 microwave, reference stabilized generator 3 microwave, mixer 4, frequency meter 5, 45-degree phase shifter 6, block 7 phase-locked loop.

Устройство для измерения толщины полупроводниковой пленки работает следующим образом.A device for measuring the thickness of the semiconductor film works as follows.

Перед началом измерений отверстие измерительного резонатора 1 закрывают металлической заглушкой из такого же материала, частоту измерительного генератора 2 устанавливают равной частоте опорного стабилизированного генератора 3, Затем вместо металлической заглушки устанавливают исследуемый образец стороной, где нанесена полупроводниковая пленка. При этом резонансная частота измерительного резонатора 1 изменяется, а между сигналами на входе и выходе измерительного резонатора 1 имеется фазовый сдвиг ц, . В канале с 45-градусным фазовращателем 6 происходит фазовый сдвиг ίρ_θ = 45 .Before starting the measurement, the opening of the measuring resonator 1 is closed with a metal plug of the same material, the frequency of the measuring generator 2 is set equal to the frequency of the reference stabilized generator 3. When this resonant frequency of the measuring resonator 1 is changed, and between the signals at the input and output of the measuring resonator 1 there is a phase shift In a channel with a 45-degree phase shifter 6, a phase shift of ίρ _θ = 45 occurs.

На выходе блока 7 выделяется напряжение, пропорциональное разности фазовых сдвигов = 45 , которое поступает на управляющий вход измерительного генератора 2, перестраивая его частотч до обеспечения ра'оThe output of block 7 is allocated a voltage proportional to the difference in phase shifts = 45, which is fed to the control input of the measuring generator 2, rearranging its frequency to ensure operation.

венства. = 45 . Сигнал с измерительного генератора 2 с измененной частотой поступает на один из входовvenest. = 45. The signal from the measuring generator 2 with the changed frequency is fed to one of the inputs

488730 ⁴ 488730 ⁴

смесителя 4, на другой вход которого поступает сигнал с выхода опорного стабилизированного генератора 3.mixer 4, to another input which receives a signal from the output of the reference stabilized generator 3.

$ С выхода смесителя 4 сигнал разностной частоты, численно равный величине изменения частоты измерительного генератора 2 и пропорциональный измеряемой толщине пленки, поступает ,θ на частотомер 5 для регистрации.$ From the output of the mixer 4, a differential frequency signal, numerically equal to the magnitude of the change in the frequency of the measuring generator 2 and proportional to the measured film thickness, arrives θ to the frequency meter 5 for recording.

Принцип работы устройства для измерения толщины полупроводниковой пленки основан на том, что сдвиг по фазе колебания, вызванный заменой 15 металлического торца измерительного резонатора 1 исследуемым образцом и обусловленный подложкой образца, равен 45 и не зависит от электропроводности подложки. С учетом это20 го введение блока 7 и 45-градусного фазовращателя 6 позволяет скомпенсировать фазовый сдвиг, вносимый подложкой, и тем самым повысить точность измерений за счет исключения 25 погрешности, связанной с разбросом электропроводности подложек образцов. The principle of operation of the device for measuring the thickness of a semiconductor film is based on the fact that the phase shift of the oscillation caused by replacing 15 the metal end of the measuring resonator 1 with the sample under study and caused by the substrate of the sample is equal to 45 and does not depend on the electrical conductivity of the substrate. Taking this into account, the introduction of a block of 7 and 45 degree phase shifter 6 allows to compensate for the phase shift introduced by the substrate, and thereby increase the measurement accuracy by eliminating 25 errors associated with the spread of the electrical conductivity of the sample substrates.

Claims

Claim

I

A device for measuring the thickness of a semiconductor film 30, containing a reference stabilized microwave generator connected to the first input of the mixer, the output of which is connected to the frequency meter, and a microwave measuring generator connected to the input of the measuring microwave resonator, characterized in that, to improve accuracy, the measuring output the microwave generator is connected to the second input of the mixer and the input of the introduced 45-degree phase shifter, the output of the measuring resonator the microwave frequency and the output - 45-degree phase shifter are connected according to -retarded to first and second inputs of the inputted phase-locked frequency unit, whose output is connected to a control input of the measurement of the microwave generator.

35

40